太阳系的起源
世界各地的科学家和哲学家不时地对我们太阳系的起源和演化,特别是地球的起源和演化之谜进行探索,提出了各种理论、假设和概念。显然,科学家们对太阳系和地球的起源并没有达成共识。然而,他们可以肯定的是,地球的形成过程与太阳系相同。
历史背景
早些时候,人们普遍用宗教信仰来解释太阳系的起源。值得注意的是,普鲁士牧师阿舍主教认为地球是在公元前4004年10月26日上午9点(大概是格林尼治标准时间)创造的,这一观点已被认为是纯粹的幻想,因为他没有提供任何支持性证据。
由于宗教概念缺乏逻辑和科学依据及证据,现代科学界忽略了这些观点。为了解决这个高度模糊的难题,许多科学家提出了自己的想法,其中康德的气体假说成为其他概念中的先驱。
太阳系起源理论
以下是定义太阳系起源的主要理论:
伊曼努尔·康德的气体假说
1755年,德国哲学家伊曼努尔·康德基于牛顿万有引力定律和旋转运动提出了他的假说。
根据康德的理论,由于万有引力,原始粒子开始相互碰撞,产生随机的旋转运动,逐渐形成炽热的旋转星云。由于反复碰撞,这导致星云核心形成了九个不规则的同心环。星云剩余的中心质量形成了太阳。由于环的不规则性,核心发育导致了各自行星及其卫星的形成,这些行星和卫星是基于物质的凝聚。
优点
他基于引力和运动,提出了第一个关于太阳系起源的科学理论。
缺点
原始物质的来源仍然不明。
该理论违反了牛顿第一运动定律。
形成恰好九颗行星的原因缺乏任何科学依据。
拉普拉斯星云假说理论
法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯于1796年试图修正康德的气体假说。根据这一假说,一个缓慢旋转的热云或星云缓慢地变成了我们现在的太阳系。随着时间的推移,星云冷却并开始收缩。结果,星云旋转得更快,扁平化成原行星盘。后来,由于环状物质凝聚成行星及其卫星,剩余部分变成了太阳,从而形成了太阳系。
优点 |
缺点 |
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这个假说听起来非常简单和合乎逻辑。 |
由于存在诸如太阳自转速度不匹配以及环状物质凝聚成行星等缺陷,该理论变得不令人满意,而微行星假说开始占据主导地位。 |
张伯伦的微行星假说
托马斯·张伯伦和福雷斯特·莫尔顿在1905年提出了这个假说。他们认为,太阳系中的行星是由于太阳与一颗接近的恒星由于引力发生碰撞而形成的。这导致从太阳表面剥落出一系列雪茄状的物质,即微行星。从太阳近侧喷射出的物质被抛到很远的地方,形成了气态行星,而从太阳远侧喷射出的物质则被抛到较近的地方,形成了类地行星。由于引力,行星开始围绕太阳旋转。
优点
该理论引入了雪茄形状的概念。
该理论解释了为什么类地行星的轨道是高度椭圆形的,而气态行星的轨道则几乎是圆形的。
缺点
该理论没有解释接近恒星的出现。太阳和接近恒星的排列似乎不正确。
潮汐理论
詹姆斯·金斯爵士的理论
英国科学家詹姆斯·金斯爵士于1919年提出了潮汐假说。原始静止的太阳被一颗更大的入侵恒星靠近,由于入侵恒星的潮汐作用,导致大量炽热的气体物质喷射成雪茄状的细丝。细丝中间膨胀,向两端变细。一段时间后,炽热的气体物质在中间凝聚成较大的行星,在其两端凝聚成较小的行星,共同形成了我们太阳系的九大行星。太阳的引力以及对新形成行星的潮汐影响导致了卫星的形成。
批评:没有解释引发细丝形成的入侵恒星的起源。根据B·莱文的观点,恒星不太可能如此近距离地相遇。没有提到太阳和行星之间的实际距离。
哈罗德·杰弗里的理论
英国物理学家哈罗德·杰弗里修改了詹姆斯·金斯的潮汐假说,并提出了他的碰撞假说。根据他的假说,宇宙中有三颗恒星,即我们的原始太阳、伴星和入侵恒星。当入侵恒星与伴星相撞时,伴星被撞成碎片,散落在太空中,并开始围绕原始太阳旋转,后来形成了行星。入侵恒星逃脱了太阳的引力,消失在太空中。
批评
早期三颗恒星存在的来源没有得到解释。
布封的碰撞假说
法国科学家乔治·德·布丰在1745年提出了碰撞假说。由于太阳的引力,一颗非常靠近太阳的彗星发生了碰撞,大量的物质从太阳中剥落,并凝聚成行星(较大的质量)和小行星(较小的质量)。
优点
他阐述了关于太阳系起源的第一个科学假说。地球炽热核心的存在支持这一理论。
缺点
就彗星的大小而言,碰撞不可能形成太阳系中如此大的行星。该假说无法解释行星的雪茄状排列。
罗素的双星假说
美国天文学家H·N·罗素在1937年提出了双星假说。根据他的说法,有两颗恒星,一颗是围绕太阳旋转的伴星,另一颗是远离太阳的接近恒星。以与伴星相反的方向旋转的接近恒星彼此经过。由于接近恒星巨大的潮汐作用,大量物质从伴星被吸引到它那里。后来,行星从喷射出的物质中形成,并开始围绕太阳旋转。
缺点
三个如此巨大的天体必须由于强大的引力而发生碰撞。伴星的命运未被注意到。
霍伊尔的超新星假说
这一假说由弗雷德·霍伊尔于1946年提出。太阳的前伴星由于核聚变而爆炸,变成了超新星。由于太阳的引力效应,超新星保持其位置。当超新星爆炸时,它被分解成碎片,散落在太空中很远的距离。这些碎片被太阳的引力结合在一起。它们吸积形成行星及其卫星,并开始围绕太阳旋转。
缺点
太阳前伴星的起源是未知的。该理论未能解释行星的雪茄状排列。
施密特的星际尘埃假说
俄国科学家奥托·施密特在1943年提出了这一星际尘埃假说。施密特假设星际空间充满了尘埃粒子,这些粒子可能是由恒星和流星喷出的物质形成的。它们是不稳定的,没有规律地排列,开始作为一个扁平的圆盘围绕太阳旋转。随着时间的推移,它们开始聚集并凝聚成行星。
缺点——行星的位置缺乏雪茄形状。
大爆炸理论
大爆炸模型最初是由俄罗斯数学家亚历山大·弗里德曼和比利时天文学家乔治·勒梅特在20世纪20年代提出的,而现代版本是由美国物理学家乔治·伽莫夫在1940年提出的。它指出,137.9亿年前,一次爆炸从一个高度压缩的原始状态迅速发生,该状态具有无限的密度和温度。爆炸后不久,宇宙开始迅速冷却,这使得某些原子核如氢、氦和锂的形成成为可能。这些元素然后通过引力凝聚,形成了早期的恒星和星系。
优点
宇宙微波背景辐射是早期宇宙的残余之一,在最近的科学研究中已被观测到。
缺点
该理论违反了热力学第一定律,该定律指出“能量既不能被创造也不能被消灭”。
结论
近期的科学进步导致了詹姆斯·韦伯太空望远镜的发现,这让我们对宇宙有了更广泛的理解。然而,空间探索的范围如同宇宙本身一样巨大。
常见问题
什么是太阳系?
太阳及其通过引力吸引而围绕其旋转的一组天体被称为太阳系。
谁提出了关于我们太阳系起源的气体假说模型?
1755年,德国哲学家伊曼努尔·康德基于牛顿万有引力定律和旋转运动提出了气体假说。
解释布丰的碰撞假说。
根据布丰的理论,由于太阳的引力作用,一颗非常靠近太阳的彗星发生了碰撞,大量物质从太阳上剥离,并凝结成行星(较大的质量)和小行星(较小的质量)。